關于變電站自動化系統的研究

王萍

摘 要：近年來，隨著電力企業的快速發展，各種先進的科學技術得以在電力系統中進行應用，變電站綜合自動化系統作為自動監控系統，其集各種通信技術、信息技術、計算機技術等先進技術于一體，將微機保護、遠動及自動裝置進行重新組合，并按照一定的程序和要求綜合在一起，實現對變電站二次設備進行優化設計，并對變電站內全部設備的運行情況進行有效的監視和測量。變電站自動化系統具有較好的控制和協調的能力，有效的提升了變電站安全穩定的運行，降低了運行維護的成本，提高了變電站運行的經濟效益，實現向用戶提供高質量的電能的要求。文章對變電站自動化系統的結構和功能進行了分析，并進一步對變電站自動化系統的發展趨勢進行了具體的闡述。

關鍵詞：變電站；綜合自動化；系統

前言

隨著各行各業對電能需求量的增加，電力系統運行的穩定性越發受到關注。變電站作為電力系統核心的部分，其工作量也不斷增加，這就使傳統的人工進行監控及管理的工作模式越來越無法適應社會發展的需求，所以自動化系統的引進具有迫切性和必然性。利用變電站自動化系統，可以實現無人監控，不僅有效的節約了人力成本，而且也提升了變電站的管理水平。但在當前各自動化生產廠家所生產的自動化設備來看，由于其采用的標準還不，所以相互之間缺乏兼容性，這對用戶使用帶來了較大的困難，所以需要針對當前變電站自動化系統的結構和功能進行分析，從而對其未來發展趨勢進行研究，以便于更好的推動變電站自動化系統的發展速度。

1 變電站自動化系統結構

1.1 集中式結構

集中式結構是將采集到的模擬量、開關量和脈沖量等信息進行集中處理與計算，完成微機監控、保護和自動控制功能。集中式結構保護和監控功能的實現，需要由多臺計算機來進行，各種功能由不同的計算機來完成，而且每臺計算機承擔不同的任務，由于集中式結構不需要占有多大的占地面積，結構較為緊湊，所以更適于用在規模較小的變電站內，但由于其采用模擬量的信號傳輸，所以具有精度低、干擾大、維護難度大、擴展差的問題存在，因此在具體應用中，更適宜用在變電站綜合自動化發展的初期階段。

1.2 分層分布式結構

電氣一次回種中設計的結構主要以分層分布式結構為主，其有效的將變電站分為站控層、通信層和間隔層。回路的數據采集、保護和監控通過間隔層使其綜合為一個裝置，在數據源現象的開關柜上進行安裝。其信息交換及管理都是通過主機來進行的，即每一個裝置都通過光纖或是電纜來實現與站控層監控主機進行通信。利用分層分布式結構更有利于無人值守變電站管理模式的實施，不需要信號屏和模擬民間，將回路的測控裝置分散安裝在開關柜內，由于在安裝前已也進行調試，所以現場不需要進行多少的安裝量，而且二次設備之間連接電纜也較少，具有較強的抗進干擾性，所以對于加快變電站綜合自動化系統的發展起到極其重要的作用。

2 變電站自動化系統功能

2.1 數據采集與處理

模擬量的采集有進線和饋線電流電壓與功率，母線段電壓電流，變壓器油溫、電容器室室溫、直流屏操作電壓等。一般采用交流采樣或直流采樣方式。狀態量主要有斷路器與隔離開關、變壓器分接頭的位置、無功補償電容器的投切與一次設備運行狀態與報警信號等。這些量多采用光電隔離的開關量中斷輸入或周期掃描方式獲得。脈沖量指脈沖電能表輸出的以脈沖信號表示的電能量，它的采集與狀態量相同。數據處理包括變電站運行參數的統計、分析和計算。變電站運行參數和設備越限報警與記錄，包括開關的變位報警設備運行的越限報警，保護裝置的動作報警等。

2.2 微機保護與操作閉鎖

微機保護包括線路保護、變壓器保護、母線保護、電容器保護及備用電源自動投人和自動重合閘。根據監控系統命令發送故障信息、動作信息，選擇保護類型及定值并能就地修改。在變電站綜合自動化系統CRT屏幕上可對斷路器、隔離開關進行操作，對變壓器的分接頭進行調節控制，對電容器組進行投切。為了防止計算機故障時無法操作被控設備，保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖包括出口跳、合閉鎖和并發性操作閉鎖，及適應一次設備現場操作的“電能五防操作與閉鎖”功能。操作閉鎖只有輸入正確的授權口令后才能在屏幕上進行。

2.3 人機聯系功能

目前變電站有無人值班和有人值班模式兩種，無人化零為整時其操作是在遠方控制主機上進行的，而有人化零為整時則在主控室后臺機上進行，這兩種方式在操作上并沒有什么區別，都需要借助于CRT屏幕、鍵盤和鼠標來進行，各種功能的設置及選擇都需要通過鍵盤進行設置，而且在定時、隨機和召喚打印三種模式，可以確保各類數據和信息都能夠進行長期的保存和記錄。

3 變電站自動化系統發展趨勢

3.1 從集中控制、功能分散型向分層網絡型發展

在傳統的變電站保護、遠動及監控中，往往是一個功能模塊管理多個間隔單元，這種情況下，一旦功能模塊發生故障，則會導致整個自動化系統都會受到影響。所以在未來的發展中，需要向一個模塊管理一個間隔單元的方向發展，這樣有效的實現了功能模塊的獨立性和適應性，減少故障時對系統的影響。特別是目前計算機應用普遍使用的LAN局域網，其對變電站綜合自動化系統具有更好的適應性，其無論是通信介質、拓撲結構、傳輸速度還是接入網設備數量都得到了較大的提高，而且利用LAN技術還可以將所有智能裝置有效的連接在一起，從而實現對現場的協調控制和監控管理。

3.2 從專用設備到平臺

現代計算機技術的發展使設備的功能僅由軟件決定，硬件只與所要求的I/O數量有關。開發通用標準型硬件和軟件平臺，具備開放性和數據一致性特點，方便不同制造商相互接口和操作，以適應所有保護和控制。保護功能可由算法實現且可由用戶任意設置，各種算法經優化組合在一起，達到更好的選擇性、更高的冗余度。控制設備可提供控制和監測任務的分散數據處理功能。分散采集的數據可隨時由遠方監控主站系統調用。可編程邏輯功能提供諸如定向間隔監視指令、連鎖和切換操作等。

3.3 新技術的應用

近年來，隨著數字信號處理器的慶用，使一次設備分散布置的RTU快速的發展起來，其作為測量控制單元，不僅功能上實現了優化，而且保護功能也更加完善，而且與其他各項功能實現了有效的集成，使系統的通信容量得到較大的提升。目前通信光纖的慶用，由于其頻帶較寬，信道多，而且衰減小、受電磁干擾小等諸多優點的存在，使其在遠距離及短距離內進行大容量的信息的傳輸成為可能，特別適合在處于強電磁干擾的環境下進行使用，是當前自動化系統發展過程中，最佳的通信信道。

4 結束語

我國變電站綜合自動化系統的發展才只有十幾年的時間，其作為多專業的綜合性技術實現了變電系統的技術上的改革。特別是在當前我國處于快速發展的特殊時期，由于對電能的需求量不斷增長，所以為了確保電能供應的質量，更需要各種智能技術的應用，變電站自動化系統的引進，是電力系統發展的必然選擇，也是新時期開創電力系統優質、安全、經濟運行和全面提升電力自動化水平重大的舉措。

參考文獻

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[2]徐立子.變電站自動化系統的分析和實施[J].電網技術，2000.

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